docDynamika zjawisk filmu paliwowego w silniku o zapłonie iskrowym
download 
Reklamacja Transkrypt
Dynamika zjawisk filmu paliwowego w silniku o zapłonie iskrowym
Marcin Szlachetka [email protected] Politechnika Lubelska Dynamika zjawisk filmu paliwowego w silniku o zapłonie iskrowym zasilanym alkoholem etylowym Praca doktorska związana jest z zasilaniem pojazdów samochodowych paliwami alternatywnymi. Zakres pracy obejmuje zasilanie silników o zapłonie iskrowym paliwami alkoholowymi lub mieszaniną alkoholu etylowego z benzyną samochodową o dowolnych proporcjach. Alkohol etylowy jako paliwo odnawialne stanowi cenną formę energii. Może być stosowany w postaci czystej lub jako dodatek do paliw silników o zapłonie iskrowym (ZI). Racjonalne zastosowanie paliwa alkoholowego w silnikach ZI wymaga dostosowania do nich układu zasilania oraz układu sterowania. Spowodowane jest to różnicą właściwości fizykochemicznych między benzyną a alkoholem etylowym. Alkohol etylowy posiada dużo większe utajone ciepło parowania, co może przyczynić się do trudności w odparowaniu paliwa. Wymaga to więc większej ilości energii przy doprowadzeniu go do fazy gazowej. Z jednej strony jest to zjawisko korzystne, gdyż sprzyja to ochłodzeniu zasysanej mieszanki a tym samym zwiększeniu jej gęstości. Wynikiem jest większa ilość ładunku palnej mieszanki, która jest w stanie zmieścić się w tej samej objętości cylindra. Jednak z drugiej strony wtryśnięte paliwo w fazie ciekłej nie jest w stanie w zupełności odparować. W układzie dolotowym powstaje szkodliwe zjawisko osadzania się na ściankach układu dolotowego części wtryśniętego paliwa. Paliwo tworzy tam tzw. film paliwowy stopniowo parujący i ściekający do cylindra z opóźnieniem sięgającym kilku sekund. W przypadku zastosowania paliwa o innych właściwościach niż benzyna tj. alkoholu etylowego, mamy do czynienia ze zmienną ilością tak niekorzystnego filmu paliwowego. Zjawisko to musi być kompensowane w odpowiedni sposób (wyznaczonymi współczynnikami) w algorytmie sterującym przez zwiększanie czasu otwarcia wtryskiwacza podczas szybkiego otwierania przepustnicy i odpowiednie zmniejszanie czasu wtrysku podczas gwałtownego zamykania przepustnicy. Celem naukowym pracy jest zbadanie dynamiki filmu paliwa w silniku o zapłonie iskrowym zasilanym wtryskiem pośrednim etanolu. Postawiono tezę: Istnieje wpływ prędkości obrotowej i obciążenia silnika na stopień zmian współczynnika osiadania i stałej czasowej parowania paliwa po zastąpieniu benzyny samochodowej alkoholem etylowym. Zakres pracy obejmuje: • analiza literatury dotyczącej: instalacji zasilania silnika o zapłonie iskrowym alkoholem etylowym, zjawisk powstawania filmu paliwowego oraz procesu napełniania w silniku o zapłonie iskrowym, • opracowanie stanowiska doświadczalnego do badań zasilania silnika alkoholem etylowym, • wykonanie badań stanowiskowych, • analiza otrzymanych wyników, • opracowanie struktury i parametrów modelu służącego do obliczania czasu wtrysku etanolu. Korzyści i praktyczne możliwości wykorzystania wyników pracy. Wykorzystanie wyników pracy doktorskiej doprowadzi do powstania systemu konwersji pojazdów samochodowych w celu uzyskania zdolności spalania alkoholu etylowego. Dotychczas opracowano prototyp urządzenia i wykonano badania laboratoryjne, hamowniane i drogowe takiego systemu. Zasilanie alkoholem w dobie wyczerpujących się zasobów ropy naftowej staje się jednym ze sposobów ograniczenia kryzysu paliwowego w rozwiniętych i mniej rozwiniętych gospodarkach. Zasilanie alkoholem staje się sposobem na rozwój lokalnych producentów paliw i zmniejsza koszty transportu zarówno dla osób prywatnych jak i firm. Do najbardziej rozwiniętych rynków należą Brazylia, Stany Zjednoczone, Francja, Szwecja oraz Niemcy gdzie istnieje już ok. 250 stacji tankowania etanolu. W Brazylii etanolem jest zasilanych ok. 30% pojazdów samochodowych. Natomiast w Stanach Zjednoczonych jest przystosowanych ponad 6 mln spośród 200 mln pojazdów. Warunkiem stosowania alkoholu etylowego jako paliwa w pojazdach samochodowych jest zdolność silnika spalinowego do spalania mieszanek alkoholowych. Samochody z takimi silnikami nazywane są „Flex Fuel Vehicles”. Niektóre koncerny samochodowe takie jak Ford, Volvo, GM oraz Saab oferują na rynku takie samochody ale są one produkowane w niewystarczającej ilości w stosunku do zapotrzebowania. Zadaniem praktycznym pracy jest opracowanie systemu, który będzie w stanie dostosować każdy samochód osobowy z silnikiem z zapłonem iskrowym do spalania mieszanki alkoholowo-benzynowej. Uruchomienie produkcji takiego systemu spowoduje nie tylko wzrost przedsiębiorczości i innowacyjności w regionie (systemy konwersji alkoholu są na świecie na etapie rozwoju) ale przede wszystkim spowoduje rozwój rynku producentów etanolu jako paliwa. Producenci z kolei będą kontraktowali odbiór odpowiednich płodów rolnych z regionu lubelskiego. Opracowany i wyprodukowany system będzie pomyślany przede wszystkim jako system eksportowy czyli nie tylko zwiększający popyt w regionie ale będzie mógł być stosowany w całym kraju i na świecie. Lubelszczyzna stanie się zatem eksporterem takiego systemu. Eksport zaawansowanych technologicznie produktów z terenów Lubelszczyzny poprawi wizerunek regionu w UE oraz zwiększy promocję lubelskich towarów na rynkach Europy, co wpisuje się w misję i cele strategiczne Strategii Rozwoju Województwa Lubelskiego.
